機場周界安防技術應用背景

　　機場航站區(qū)是飛機停泊的港口，飛行區(qū)周界則是飛機進出港口途經的港灣。要保障飛行的安全，除去飛機本身的因素，很大程度上便是要保障飛機停泊港灣的安全。近年來國內機場陸續(xù)出現外來人員突破周界物理圍欄，闖入跑道或潛入飛機導致飛機遇險及人員傷亡的安全事故。凡事“預則立、不預則廢”，這些突發(fā)事故強烈凸顯了飛行區(qū)周界防范技術的重要性。隨著民航十二五的規(guī)劃實施提上日程，國內民航機場新一輪的建設蓬勃發(fā)展，與之匹配的機場飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)建設也開始如火如荼。

　　機場安全防范系統(tǒng)的建設歷史

　　民航機場的安全防范系統(tǒng)主體一般都分為兩大塊：航站樓安防系統(tǒng)與飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)。在早期的機場建設中，各機場管理方都將航站樓安防系統(tǒng)列為關注重點并著重建設，而飛行區(qū)周界則大都通過物理周界圍欄結合人工及車輛巡邏方式防范，最多再配以簡易的閉路電視監(jiān)控設備進行遠程監(jiān)控，整體而言周界安防處于簡單原始狀態(tài)。而隨著國內民航交通的發(fā)展壯大，因為飛機數量增加及大機型廣泛采用，機場對多跑道的需求導致周界范圍擴充，因旅客/貨運吞吐量激增導致機場跑道和機坪面積成倍增加，同時因人力資源成本增加等諸多因素，在機場飛行區(qū)周界僅簡單的依靠人工+監(jiān)控系統(tǒng)進行管理已經不堪重任，簡易的周界安防監(jiān)控配套技術已經遠不能滿足實際需求。在此情況下，飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)智能入侵探測技術的應用顯得極為迫切，而其相關集成技術的發(fā)展近年也已推動與航站樓安全防范系統(tǒng)的綜合集成之勢。

　   國內機場飛行區(qū)周界防范系統(tǒng)的典型案例

　　經過近十年的發(fā)展，國內主要的樞紐機場及一、二線機場都已經應用或正在準備應用各類型的周界安防智能入侵探測系統(tǒng)及與之相匹配的視頻監(jiān)控、廣播語音、輔助照明及安防報警集成系統(tǒng)。筆者參與建設過多個國內大型機場安防系統(tǒng)，認為在飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)建設上具典型意義的機場有如下三個：

　　廣州白云國際新機場：廣州白云國際新機場遷建工程安全防范系統(tǒng)工程于2003年5月進入工程實施階段，于次年的6月份正式投入運營。飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)為機場整體安防系統(tǒng)招標內容的一部分。新機場的飛行區(qū)周界總長30.5公里，由鋼制的柵欄以及跨越公路的4個飛機滑行橋組成，周界入侵探測報警系統(tǒng)主體采用的是振動電纜智能檢測技術輔以滑行橋位置的微波對射檢測技術。

　　昆明長水國際新機場：昆明長水國際新機場建設工程飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)作為獨立系統(tǒng)，于2011年上半年單獨招投標并于當年6月份進入工程實施，于今年6月投入機場正式運營。新機場的飛行區(qū)周界總長21.53公里，周界入侵探測報警系統(tǒng)主體采用的是振動電纜智能檢測技術輔以圍界磚墻部分的泄漏電纜檢測技術。

　　深圳寶安國際機場：深圳機場擴建工程安防周界控制系統(tǒng)工程同樣作為獨立系統(tǒng)于2011年上半年單獨招投標并于2011年6月份進入周界一期工程實施，目前正處于二期工程的實施當中。新機場擴建工程周界長度共計永久圍界約14.5km和臨時圍界4.2km，永久周界入侵探測報警系統(tǒng)主體采用的是振動光纜智能檢測技術，臨時圍界采用振動電纜檢測技術。

　　機場周界安防系統(tǒng)綜合技術分析對比

　　上述三個機場中，廣州白云國際機場為國內三大樞紐機場之一，2011年度旅客與貨運吞吐量分別達4504萬及約118萬噸，旅客吞吐量2011年僅次于首都國際機場。昆明巫家壩老機場2011年度旅客與貨運吞吐量分別達2227萬及約27.2萬噸，旅客吞吐量2011年排名第7，值得一提的是昆明長水國際新機場于2012年6月正式轉場運營，新機場定位為面向東南亞、南亞和連接歐亞菲的門戶樞紐機場，從規(guī)模及定位上已名列國內第4大航空樞紐機場。深圳寶安國際機場2011年度旅客吞吐量與貨運量分別達2824萬及約82.8萬噸，旅客吞吐量2011年排名第6。

　　從上述各機場的旅客及貨運吞吐量數據統(tǒng)計得知，上述三個機場無論是規(guī)模及實際定位均在國內十大機場之列，因而其飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)所選用的入侵報警探測技術系統(tǒng)在國內機場的建設上具有很大程度的代表性，這也是筆者選用其來進行比較的原因。

　　三大機場智能入侵探測系統(tǒng)對比

　　廣州機場及昆明機場所采用的智能入侵探測均基于振動電纜檢測技術，檢測靈敏度高，兩者均可通過軟件根據實際應用效果和誤報率遠程調節(jié)現場控制器的檢測靈敏度。其中略有區(qū)別的是振動電纜智能檢測技術發(fā)展到今天，昆明機場的振動電纜檢測系統(tǒng)依托廠商的專利技術可將入侵探測定位精確到3米以內，而廣州機場的老版振動電纜檢測產品設計只是支持全防區(qū)報警。昆明機場飛行區(qū)周界磚墻部分的防范除物理圍欄外輔以埋設成熟的泄漏電纜檢測技術，通過軟件特殊算法可準確建立報警臨界曲線，并有效的提高檢測入侵概率，在常見各種地形均可適用。廣州機場微波檢測技術易于安裝，但因其安裝高度一般在1.2米左右，更適用于墻頭、橋梁等安裝位置。(注：廣州機場在2012年10月份招標的第三跑道臨時周界安防系統(tǒng)仍然采用振動電纜檢測技術)

　　深圳機場采用的智能入侵探測基于振動光纜檢測技術，技術成熟、檢測準確度及靈敏度很高，同樣可遠程調節(jié)系統(tǒng)檢測靈敏度，可通過軟件進行學習并判斷過濾非報警事件，在實際應用中使用效果良好并表現穩(wěn)定。

　　三大機場無論是基于振動電纜還是振動光纜檢測技術，其實施都有一個共同特點，安裝簡單，均可充分利用機場現有或新建堅固的鋼制柵欄，對施工難度要求低，易于施工，后期的現場維護也簡單易行。如圖1為基于振動光纜或電纜的標準安裝方式(圖中加粗綠色線為檢測光纜或檢測電纜)。[nextpage]

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)對比

　　廣州機場及昆明機場周界視頻監(jiān)控系統(tǒng)均采用了模擬視頻矩陣技術。如果說2003年廣州白云機場建設時安防系統(tǒng)的主流技術仍然為模擬視頻矩陣技術可以理解，但時至2011年數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術日趨成熟，且全國各大機場均廣泛應用的情況下，昆明機場仍然堅持采用模擬視頻矩陣技術，值得其它機場管理者和廠家思考。模擬視頻矩陣技術多年前已發(fā)展成熟，其突出的特點就是無編碼壓縮，圖像清晰， PTZ控制靈活幾乎無延時，搖動云鏡跟蹤迅捷，這也是許多交警項目中模擬矩陣系統(tǒng)仍廣泛使用的主要原因。

　　深圳機場采用的是前端模擬攝像機+編碼器的數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這是目前大型數字監(jiān)控系統(tǒng)的主流結構模式，相對于純數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它將前端與編碼器分開，降低了系統(tǒng)維修風險，提高了前端布線的靈活性。模擬攝像機與編碼器技術均發(fā)展多年、先進成熟，無論是攝像機或編碼器任何故障，均可快速維修更換并恢復系統(tǒng)正常使用。

　　雖然數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實時視頻及PTZ控制有延時，但編解碼優(yōu)化及網絡交換技術的發(fā)展已經讓延時控制在200ms 水平，控制攝像機跟蹤周界移動目標已現實可行，特別利用預置位的自動調用，確保了報警時的快捷響應。當然數字化時代對于網絡的依賴依然需設計和實施對其進行謹慎處理，并充分考慮網絡帶寬的冗余量，避免因網絡擁擠帶來使用不暢的不利影響。

　　廣播及語音呼叫系統(tǒng)對比

　　廣州機場采用的是模擬廣播技術，智能入侵探測系統(tǒng)確認報警后聯動觸發(fā)廣播功能，通過現場控制主機附帶控制板上的語音芯片向為現場功放輸出語音告警信號，對前端闖入者進行警告威懾，同時報警軟件通過軟件平臺向報警工作站音箱播放報警音和顯示告警緊急狀態(tài)，提示值班人員進行干預處理。但是因早期設計對需求理解不同，廣州機場一期周界報警系統(tǒng)廣播系統(tǒng)僅能實現預錄語音警告廣播，無法實現值班人員對前端喊話。但機場管理方意識到這個實用功能的缺位，在隨后2008年的聯邦快遞轉運中心周界建設中通過對系統(tǒng)設置音視頻同步切換矩陣將此問題進行了修補。

　　昆明與深圳機場的廣播系統(tǒng)均采用了數字化公共廣播系統(tǒng)技術，從實用經濟的思想出發(fā)，語音廣播及警告廣播系統(tǒng)設計在功能上相互獨立，在設備上有機結合。數字化廣播系統(tǒng)不僅可以提供公共區(qū)域語音廣播功能，并可按照功能的有關要求進行警告廣播、預錄報警音及人工選通廣播呼叫，還可以根據用戶需要提供全區(qū)域的廣播中呼叫功能，各種廣播音量可以通過軟件進行自由調整。

　　相比較模擬與數字廣播，從功能多用性的角度出發(fā)，飛行區(qū)周界數字化的廣播語音技術將提供給業(yè)主更多的功能選擇。

　　燈光照明輔助系統(tǒng)對比

　　廣州機場與昆明機場的燈光輔助系統(tǒng)結構及功能的實現方式相同：1)在白天或照度足夠的情況下，利用光控開關切斷圍界柵欄上的照明燈光供電控制回路，即使報警也不會打開照明;2)在黑夜或照度不夠的情況下，報警觸發(fā)照明控制繼電器回路，將對應報警發(fā)生的防區(qū)照明打開。兩者的區(qū)別是昆明機場可利用防區(qū)精確的3米定位技術準確有效的控制照明燈光打開范圍。

　　深圳機場的燈光輔助照明系統(tǒng)的實現功能過程與其它兩大機場類似，唯一的不同點在于根據用戶的需要，一旦照度不夠，系統(tǒng)將自動將整個圍界的全部照明輔助燈光打開。此外，根據深圳機場用戶的特殊要求，通過筆者所在公司自行開發(fā)的軟件及硬件控制模塊還能提供給用戶現場自由控制照明開關的功能，一旦用戶因現場巡邏或特殊需要打開某一防區(qū)的照明，可手動現場控制燈光開關。

　　報警集成平臺的對比

　　三大機場無一例外，都通過安防集成平臺將其子系統(tǒng)模塊進行有機集成，實現了完整的入侵報警監(jiān)測控制、電子地圖管理、防區(qū)布撤防、視頻監(jiān)控及錄像回放功能一體化。無論是模擬視頻矩陣或是數字視頻系統(tǒng)、無論是模擬廣播或是數字廣播系統(tǒng)或輔助照明系統(tǒng)，在報警集成平臺及其客戶端工作站上均可實現各子系統(tǒng)功能，同時并不影響各子模塊系統(tǒng)的功能及運行獨立性。

　　機場的安防集成是行業(yè)的發(fā)展趨勢，子系統(tǒng)的獨立可靠運行及功能實現是前提，但將各子系統(tǒng)的充分集成，實現預案的功能聯動，給用戶的使用及管理帶來效率和便利，并極大降低了操作管理的工作強度，減少了項目運營的人力資源投入，從而實現真正的智能化周界入侵探測報警系統(tǒng)管理，達到了1+1>2的效果。

　　系統(tǒng)架構復雜性對比

　　廣州機場與昆明機場采用的模擬視頻矩陣技術，入侵探測技術傳輸控制信號亦采用的是模擬控制信號傳輸，通過這種方式進行系統(tǒng)的組建，需要大量的傳輸控制設備，譬如點對點光端機，而后臺為保證視頻數字錄像及回放和報警信號處理，對應前端也需要數量極大的轉換控制設備，如矩陣、DVR或存儲陣列、視頻分配器、串口服務器、光端機等等，需占用較多室內機柜，如昆明機場安防周界控制中心就占用了約10個標準柜。

　　深圳機場采用全數字化的雙環(huán)網傳輸架構，無論燈光/PTZ控制信號、廣播信號或是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過室外控制機箱本地的編碼器數字化后上傳至本地環(huán)網交換機，各室外控制機箱中的環(huán)網交換機彼此通過光纖連通直至環(huán)通到控制中心設備機柜，最終環(huán)路上所有視頻及燈光/PTZ控制、廣播信號均只需通過一個設置在控制中心機房的環(huán)網交換機即可全部上傳到控制中心進行切換控制，這種結構極大的節(jié)省了后臺機柜的占用數量，簡化了系統(tǒng)結構，降低了本地維護設備的數量。如深圳機場二跑道擴建周界工程全部的控制中心機柜設備(含磁盤陣列存儲)，沒有超過2個標準柜。其基本環(huán)網結構如圖2所示：

　　周界安防系統(tǒng)的室外特性及建設關注重點

　　眾所周知，機場具有面積大、空曠的特點，飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)主要建設內容均在室外，系統(tǒng)24小時都要面臨各種嚴酷室外氣候考驗，而其中最令建設者揪心也最考驗工程施工質量的便是室外防雷接地工程。

　　飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)工程施工首先需保證的是室外機箱、室外監(jiān)控立桿可靠接地，按照周界設計要求，嚴格執(zhí)行接地電阻測試，達到標準規(guī)定接地電阻要求。其次攝像機等外露設備需進行立桿設置避雷針，電源、控制及視頻信號接避雷器避免二次引雷傷害。

　　良好的防雷接地工程將會為后期的維護工作節(jié)省大量的資源，尤其是在雷擊頻繁區(qū)域。

　　結語

　　機場的飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)是投入大、系統(tǒng)復雜、需長期維護的大型集成型工程項目。在項目的招投標階段用戶不僅需要考慮節(jié)省資金投入，更應因地制宜，選擇合適的技術與系統(tǒng)。正如我們在前面文章中論述所表達的，技術首先是服務于管理的需求與思路，超越了需求的技術是浪費，而無法滿足需求的先進技術成為擺設，最終也是投資的浪費。

　　在機場飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)的功能需求調研階段，用戶應充分考慮機場本地的實際環(huán)境，選用適合于現場環(huán)境的防范檢測技術，而不是一昧的追求先進。尤其是對于機場這種大范圍大面積大跨度的項目，風力、溫濕度、雨霧及雷電、地質條件、土壤等環(huán)境條件，都影響著入侵探測系統(tǒng)的可靠運行及功能實現。

　　不同的機場有不同的定位，有不同的管理思路和運營流程，選擇有經驗的設計師和集成商是周界項目建設的保障?？傊?，沒有絕對技術先進的周界技術，只有比較合適可靠的周界系統(tǒng)!